DE102021111670A1

DE102021111670A1 - Centrifugal pump with wet-running electric motor

Info

Publication number: DE102021111670A1
Application number: DE102021111670.8A
Authority: DE
Inventors: Franz Pawellek
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe (2) mit nasslaufendem Elektromotor (14) zum Fördern eines Fördermediums, aufweisend ein Pumpengehäuse (4) mit einem Motorraum (4a) und einem Pumpenraum (4b), eine Steuerungseinheit (22), eine Welle (8), mit der ein Pumpenlaufrad (6) drehfest verbunden ist und die Welle (8) von einem Gleitlager (8c) drehbar gelagert wird, und einen Elektromotor (14), der das Pumpenlaufrad (6) über die Welle (8) antreibt, mit Rotor (16) und Stator (18), wobei zwischen dem Rotor (16) und dem Stator (18) ein Spalt angeordnet ist, und der Rotor (16) mit der Welle (8) in drehfester Verbindung ist und von dem Fördermedium zumindest teilweise umströmt wird. Die Kreiselpumpe (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (8c) aus einem Sinterwerkstoff besteht, und das Gleitlager (8c) für das Fördermedium durchgängig ist.

The invention relates to a centrifugal pump (2) with a wet-running electric motor (14) for pumping a pumped medium, having a pump housing (4) with a motor chamber (4a) and a pump chamber (4b), a control unit (22), a shaft (8), to which a pump impeller (6) is connected in a rotationally fixed manner and the shaft (8) is rotatably mounted by a slide bearing (8c), and an electric motor (14) which drives the pump impeller (6) via the shaft (8), with a rotor ( 16) and stator (18), a gap being arranged between the rotor (16) and the stator (18), and the rotor (16) being non-rotatably connected to the shaft (8) and the pumped medium flows at least partially around it . The centrifugal pump (2) is characterized in that the plain bearing (8c) consists of a sintered material and the plain bearing (8c) is permeable for the pumped medium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit nasslaufendem Elektromotor, ein Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors und eine Verwendung der Kreiselpumpe mit nasslaufendem Elektromotor.The invention relates to a centrifugal pump with a wet-running electric motor, a method for cooling an electric motor and a use of the centrifugal pump with a wet-running electric motor.

Kreiselpumpen mit nasslaufendem Elektromotor sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Pumpen sind Wellen, die den Rotor des Elektromotors und das Pumpenlaufrad verbinden, im Allgemeinen durch Gleitlager gelagert. Diese Gleitlager werden herkömmlicherweise aus Kohle, Keramik oder Kunststoff gefertigt. Um Gleitlager, die aus den vorstehenden Werkstoffen gefertigt sind, durchlässig für ein Fördermedium zu gestalten, sodass Elemente im Motorraum durch das Fördermedium gekühlt werden können, sind Bohrungen in den Gleitlagern vorgesehen.Centrifugal pumps with wet-running electric motors are known from the prior art. In these pumps, shafts connecting the rotor of the electric motor and the pump impeller are generally supported by sleeve bearings. These plain bearings are traditionally made of carbon, ceramic or plastic. Bores are provided in the plain bearings in order to make plain bearings made of the above materials permeable to a pumped medium, so that elements in the engine compartment can be cooled by the pumped medium.

Hieraus ergibt sich die Problematik, dass Fremdstoffe, die sich im Fördermedium befinden, mit in den Motorraum gelangen. Diese Fremdstoffe können sich an Bauteile im Motorraum anlagern und so können diese Bauteile in ihrer Funktionsweise eingeschränkt sein.This results in the problem that foreign matter in the pumped medium can get into the engine compartment. These foreign substances can accumulate on components in the engine compartment and these components can be restricted in their functionality.

Ferner haben die vorgenannten Gleitlager in Bezug auf die Welle ein großes Spiel. Die Welle ist folglich in der Bewegung wenig beschränkt. Vibrationen und andere unerwünschte Effekte können bei der Welle auftreten, weshalb die Lautstärke einer Pumpe mit einer solchen Lagerung erhöht und ein Wirkungsgrad durch Verluste verringert ist.Furthermore, the aforementioned plain bearings have a large amount of play in relation to the shaft. The shaft is consequently little restricted in its movement. Vibrations and other undesired effects can occur with the shaft, which is why the volume of a pump with such a bearing is increased and efficiency is reduced by losses.

Hieraus ergibt sich die Aufgabe, eine Pumpe mit einem nasslaufenden Elektromotor zu schaffen, bei dem bei guter Kühlung der Bauteile im Motorraum ein Spiel von Lager zu Welle gering ist und außerdem Fremdstoffe im Fördermedium nicht in den Motorraum gelangen können.This results in the task of creating a pump with a wet-running electric motor in which, with good cooling of the components in the engine compartment, there is little play from bearing to shaft and foreign matter in the pumped medium cannot get into the engine compartment.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Kreiselpumpe. Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit nasslaufendem Elektromotor zum Fördern eines Fördermediums weist auf: ein Pumpengehäuse mit einem Motorraum und einem Pumpenraum, eine Steuerungseinheit, eine Welle, mit der ein Pumpenlaufrad drehfest verbunden ist und die Welle von einem Gleitlager drehbar gelagert wird, und einen Elektromotor, der das Pumpenlaufrad über die Welle antreibt, mit Rotor und Stator, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Spalt angeordnet ist, und der Rotor mit der Welle in drehfester Verbindung ist und von dem Fördermedium zumindest teilweise umströmt wird.This problem is solved by the centrifugal pump according to the invention. The centrifugal pump according to the invention with a wet-running electric motor for pumping a pumped medium has: a pump housing with a motor compartment and a pump compartment, a control unit, a shaft to which a pump impeller is connected in a rotationally fixed manner and the shaft is rotatably supported by a plain bearing, and an electric motor which drives the pump impeller via the shaft, with rotor and stator, a gap being arranged between the rotor and the stator, and the rotor being non-rotatably connected to the shaft and the pumped medium flows at least partially around it.

Dabei zeigt die erfindungsgemäße Kreiselpumpe erstmals, dass das Gleitlager aus einem Sinterwerkstoff besteht, und das Gleitlager für das Fördermedium durchgängig ist.The centrifugal pump according to the invention shows for the first time that the plain bearing consists of a sintered material and the plain bearing is permeable for the pumped medium.

Durch die Ausbildung des Gleitlagers aus einem Sinterwerkstoff ergeben sich gleich mehrere Vorteile. Zum einen ist die Struktur eines Sinterwerkstoffs so ausgebildet, dass das Fördermittel durch den Sinterwerkstoff passieren kann. Auf diese Weise ist eine ausreichende Kühlung für die Bauteile im Motorraum sichergestellt.The formation of the plain bearing from a sintered material results in several advantages. On the one hand, the structure of a sintered material is designed in such a way that the conveying means can pass through the sintered material. This ensures adequate cooling for the components in the engine compartment.

Zum anderen ist ein Lagerspalt, zwischen Gleitlager und Welle, klein. Ein Strom des Fördermediums passiert durch den Sinterwerkstoff des Gleitlagers. Da ein ausreichender Fördermedienstrom sichergestellt ist, kann der Lagerspalt klein dimensioniert werden. Folglich ist ein Spiel zwischen Gleitlager und Welle klein, sodass Vibrationen und Geräuschentwicklung der Welle vermieden werden. Die Lebensdauer der Welle und der Pumpe sind erhöht.On the other hand, a bearing gap between plain bearing and shaft is small. A flow of the pumped medium passes through the sintered material of the plain bearing. Since a sufficient flow of conveyed media is ensured, the bearing gap can be dimensioned small. As a result, there is little play between the slide bearing and the shaft, so that vibration and noise from the shaft are avoided. The service life of the shaft and the pump are increased.

Dabei ist keine explizite Pumpe notwendig, um einen Strom des Fördermediums von einem Pumpenraum in einen Motorraum und von einem Motorraum in einem Pumpenraum sicherzustellen. Denn im Motorraum befindet sich der Rotor des nasslaufenden Elektromotors. Aufgrund der Rotation des Rotors bildet sich ein Druckgradient zwischen Pumpenraum und Motorraum aus. Auf diese Weise wird das Fördermedium zur Kühlung und Schmierung vom Pumpenraum in den Motorraum gefördert.In this case, no explicit pump is necessary to ensure a flow of the delivery medium from a pump chamber into an engine chamber and from an engine chamber into a pump chamber. Because the rotor of the wet-running electric motor is located in the engine compartment. Due to the rotation of the rotor, a pressure gradient forms between the pump chamber and the motor chamber. In this way, the pumped medium for cooling and lubrication is pumped from the pump chamber into the engine compartment.

Zusammenfassend können Bauteile im Motorraum der Kreiselpumpe mit dem Fördermedium bei gleichzeitig geringer Geräuschentwicklung ausreichend gekühlt werden.In summary, components in the engine compartment of the centrifugal pump can be adequately cooled with the pumped medium while at the same time generating little noise.

In einer Ausführungsform der Erfindung filtert der Sinterwerkstoff das durchdringende Fördermedium. Der Sinterwerkstoff ist mit einer solchen Porenstruktur ausgebildet, dass das Fördermedium, während es durch den Sinterwerkstoff passiert, gefiltert wird. Auf Grundlage dieser Filterung sind keine Fremdstoffe mehr im Fördermedium vorhanden, sodass das Fördermedium im Motorraum den Motorraum nicht verschmutzt. Die Lebensdauer des Motors, des Lagers, und der gesamten Pumpe sind verbessert.In one embodiment of the invention, the sintered material filters the penetrating conveying medium. The sintered material is designed with such a pore structure that the conveyed medium is filtered while it passes through the sintered material. Based on this filtering, there are no longer any foreign substances in the pumped medium, so that the pumped medium in the engine compartment does not contaminate the engine compartment. The life of the motor, the bearing, and the entire pump are improved.

Die Fremdstoffe, die durch das Gleitlager aus dem Fördermedium herausgefiltert werden, bleiben zunächst als Rückstand im Gleitlager. Nachfolgend kann zumindest ein Teil der Fremdstoffe, die durch das Gleitlager aus dem Fördermedium herausgefiltert wurde, durch Fördermedium, das von der Pumpenkammer direkt zum Pumpenauslass strömt und dabei am Gleitlager entlangströmt, aufgenommen und durch den Pumpenauslass abgeführt werden. Eine Sättigung des Gleitlagers mit Fremdstoffen wird vermieden.The foreign matter that is filtered out of the pumped medium by the plain bearing initially remains as a residue in the plain bearing. At least some of the foreign matter that was filtered out of the pumped medium by the plain bearing can then be picked up by the pumped medium that flows from the pump chamber directly to the pump outlet and flows along the plain bearing and discharged through the pump outlet. Saturation of the plain bearing with foreign matter is avoided.

In einer Ausführungsform durchdringt das Fördermedium an der Kontaktstelle des Gleitlagers und der Welle einen Lagerspalt.In one embodiment, the conveyed medium penetrates a bearing gap at the point of contact between the plain bearing and the shaft.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird das Fördermedium über einen Druckgradienten vom Pumpenraum in den Motorraum gesaugt. Gleichsam strömt ab einem gewissen Druck im Motorraum eine gewisse Menge des Fördermediums zurück in den Pumpenraum. Dieser Strom des Fördermediums strömt durch den Lagerspalt zwischen Gleitlager und Welle. Denn der Strom des Fahrermediums von dem Motorraum in den Pumpenraum wird durch die Drehung der Welle im Gleitlager begünstigt.As described above, the pumped medium is sucked from the pump chamber into the engine chamber via a pressure gradient. At the same time, above a certain pressure in the engine compartment, a certain amount of the pumped medium flows back into the pump chamber. This flow of pumped medium flows through the bearing gap between the plain bearing and the shaft. This is because the flow of driver medium from the engine compartment into the pump compartment is favored by the rotation of the shaft in the plain bearing.

Mit diesem Fördermedienstrom vom Motorraum durch den Lagerspalt zum Pumpenraum wird zusätzlich die Lagerung durch das Gleitlager geschmiert, sodass Abrieb bzw. Reibungsverluste verringert sind.This flow of pumped media from the motor compartment through the bearing gap to the pump compartment also lubricates the bearings through the plain bearing, so that abrasion and friction losses are reduced.

In einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit an einem Aluminiumdeckel fixiert, wobei der Aluminiumdeckel auf der vom Pumpenlaufrad abgewandten Seite des Rotors angeordnet ist.In one embodiment, the control unit is fixed to an aluminum cover, with the aluminum cover being arranged on the side of the rotor facing away from the pump impeller.

Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe zeigt dabei erstmals einen Deckel, der den Motorraum dichtend abschließt, wobei der Deckel auf der vom Pumpenlaufrad abgewandten Seite des Rotors angeordnet ist, und die Steuerungseinheit an dem Deckel außerhalb des Motorraums angeordnet ist.The centrifugal pump according to the invention shows for the first time a cover that seals off the motor compartment, the cover being arranged on the side of the rotor facing away from the pump impeller, and the control unit being arranged on the cover outside the motor compartment.

In einer Ausführungsform überträgt die Steuerungseinheit Wärme an den Aluminiumdeckel und überträgt der Aluminiumdeckel Wärme an das im Motorraum befindliches Fördermedium.In one embodiment, the control unit transfers heat to the aluminum cover and the aluminum cover transfers heat to the pumped medium located in the engine compartment.

Durch die Anordnung eines Deckels auf der vom Pumpenlaufrad abgewandten Seite des Rotors und die daran angeordnete Steuerungseinheit, ist die Wärmeübertragung von der Steuerungseinheit über den Deckel an das Fördermedium sowohl verkürzt, als auch effektiver. Die Verlustwärme der Steuerungseinheit kann effizient abgeführt werden.By arranging a cover on the side of the rotor facing away from the pump impeller and the control unit arranged thereon, the heat transfer from the control unit via the cover to the pumped medium is both shorter and more effective. The heat loss from the control unit can be dissipated efficiently.

Durch das effiziente Abführen der Verlustwärme bzw. die Kühlung der Steuerungseinheit, wird eine Überhitzung der Steuerungseinheit vermieden, sodass die Kreiselpumpe ordnungsgemäß betrieben werden kann. Somit ist die Lebensdauer der Pumpe verlängert.Efficient dissipation of the heat loss or cooling of the control unit prevents the control unit from overheating so that the centrifugal pump can be operated properly. Thus, the service life of the pump is extended.

In einer Ausführungsform besteht das Pumpengehäuse aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.In one embodiment, the pump housing is made of aluminum or an aluminum alloy.

Aluminium mit seinen Legierungen ist ein leichtes Metall. Das Gewicht der Kreiselpumpe ist damit geringer als mit einem Pumpengehäuse aus Eisen oder Stahl. Somit können Befestigungseinrichtungen, wie beispielsweise Flansche, kleiner dimensioniert werden. Wird die Kreiselpumpe beispielsweise bei einer Maschine verbaut, spart diese Ausführung Montageraum, Material und Gewicht.Aluminum with its alloys is a light metal. The weight of the centrifugal pump is therefore lower than with a pump housing made of iron or steel. Fastening devices, such as flanges, can thus be dimensioned smaller. If the centrifugal pump is installed in a machine, for example, this design saves installation space, material and weight.

In einer Ausführungsform ist das Gleitlager aus Sinterbronze, Sintereisen, Graphitbronze oder Ferrobronze gesintert.In one embodiment, the plain bearing is sintered from sintered bronze, sintered iron, graphite bronze or ferrous bronze.

Die vorgenannten Werkstoffe eignen sich hervorragend sowohl für einen Sinterprozess als auch als Gleitlager. Somit bieten sie Eigenschaften, die für das erfindungsgemäße Gleitlager vorteilhaft sind.The aforementioned materials are excellently suited both for a sintering process and as plain bearings. They therefore offer properties that are advantageous for the plain bearing according to the invention.

In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt das Verhältnis zwischen einem Volumenstrom durch das Sinterlager und einem Volumenstrom im Motorraum zwischen 1 zu 10 und 1 zu 20.In one embodiment of the invention, the ratio between a volume flow through the sintered bearing and a volume flow in the engine compartment is between 1:10 and 1:20.

In dieser Ausführungsform ist gezeigt, in welcher Größenordnung ein Fördermedium in den Motorraum strömt. Der Volumenstrom durch das Sinterlager ist um das 10 bis 20-fache kleiner als der Volumenstrom, der im Motorraum durch eine Rotation des Rotors bewegt wird. Der Volumenstrom durch das Sinterlager ist also deutlich kleiner als der Volumenstrom, der im Motorraum durch die Rotation des Rotors bewegt wird.This embodiment shows the magnitude of the flow of a delivery medium into the engine compartment. The volume flow through the sintered bearing is 10 to 20 times smaller than the volume flow that is moved in the engine compartment by rotating the rotor. The volume flow through the sintered bearing is therefore significantly smaller than the volume flow that is moved in the engine compartment by the rotation of the rotor.

Dieses Verhältnis ist vorteilhaft, da ein Betrieb der Pumpe auch dann möglich ist, wenn für eine bestimmte Zeit kein Fördermittel gefördert wird. Der Motorraum wird durch eine Strömung des Fördermittels durch den Lagerspalt nur langsam entleert. Dabei werden Bauteile im Motorraum weiterhin gekühlt und bewegliche Verbindungen zwischen Bauteilen werden geschmiert.This ratio is advantageous because the pump can also be operated if no delivery medium is pumped for a certain period of time. The engine compartment is only slowly emptied by a flow of the conveying medium through the bearing gap. Components in the engine compartment continue to be cooled and moving connections between components are lubricated.

Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Kühlung eines Elektromotors und gleichzeitiger Filterung von Kühlmittel bei Kreiselpumpe nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, das die Schritte aufweist:

a) Betreiben des Elektromotors, und
b) Drehen des Rotors und der damit verbundenen Welle, wodurch sich ein Druckgradient im Motorraum ausbildet, der das Fördermedium veranlasst, durch das Gleitlager in den Motorraum zu strömen und durch den Lagerspalt aus dem Motorraum in den Pumpenraum zu strömen.

One aspect of the invention is a method for cooling an electric motor and simultaneous filtering of coolant in a centrifugal pump according to one of the above embodiments, which has the steps:

a) operating the electric motor, and
b) Turning of the rotor and the shaft connected to it, as a result of which a pressure gradient forms in the engine compartment, which causes the pumped medium to flow through the plain bearing into the engine compartment and through the bearing gap from the engine compartment into the pump compartment.

In diesem Aspekt ist beschrieben, wie eine Filterung des Fördermediums und eine Strömung ausgestaltet sind. Dabei wird zunächst der Elektromotor betrieben. Hierbei kann es sich um einen herkömmlichen nasslaufenden Elektromotor handeln. In üblicher Weise wird ein Strom durch einen elektrischen Leiter geleitet. Hierbei wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das einen Rotor im Wirkbereich des elektromagnetischen Felds in Bewegung versetzt.This aspect describes how a filtering of the pumped medium and a flow are designed. First, the electric motor is operated. This can be a conventional wet-running electric motor. In the usual way, a current is passed through an electrical conductor. Here, an electromagnetic field is generated, which sets a rotor in motion in the effective range of the electromagnetic field.

Ist der Rotor in Drehung, bildet sich ein Druckgradient im Motorraum aus, wobei auf der vom Gleitlager abgewandten Seite des Rotors ein höherer Druck als auf der dem Gleitlager zugewandten Seite des Rotors herrscht. Im radial äußeren Bereich des Rotors ist der Druck außerdem niedriger als im radial inneren Bereich des Rotors. So ergibt sich, dass der niedrigste Druck radial außen zwischen Rotor und Gleitlager ist.When the rotor is rotating, a pressure gradient forms in the engine compartment, with the pressure on the side of the rotor facing away from the plain bearing being higher than on the side of the rotor facing the plain bearing. In addition, the pressure in the radially outer area of the rotor is lower than in the radially inner area of the rotor. This means that the lowest pressure is radially on the outside between the rotor and the plain bearing.

Aufgrund dessen kann Fördermedium entlang des Druckgradienten durch das Gleitlager, bestehend aus einem porösen Sintermaterial, in den Motorraum dringen. Dabei sind die Poren des Sintermaterials so groß, dass das Fördermedium durchdringen kann, jedoch Fremdstoffe und -körper im Sintermaterial verbleiben. Das Fördermedium wird folglich gefiltert.Because of this, the pumped medium can penetrate along the pressure gradient through the plain bearing, which consists of a porous sintered material, into the engine compartment. The pores of the sintered material are so large that the pumped medium can penetrate, but foreign matter and bodies remain in the sintered material. The pumped medium is consequently filtered.

Aufgrund des höheren Drucks im radial inneren Bereich des Rotors zwischen Rotors und Gleitlager strömt außerdem Fördermedium aus dem Motorraum durch den Lagerspalt, zwischen Gleitlager und Welle in den Pumpenraum.Due to the higher pressure in the radially inner area of the rotor between the rotor and the plain bearing, pumped medium also flows out of the motor compartment through the bearing gap between the plain bearing and the shaft into the pump chamber.

Ein Aspekt der Erfindung offenbart die Verwendung der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe als Kühlmittelpumpe. Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe eignet sich besonders als Kühlmittelpumpe. Kühlmittel weisen häufig schmierende Eigenschaften auf und haben gute Wärmeeigenschaften. Somit kann Wärme von Bauteilen im Motorraum gut an das Kühlmittel abgegeben werden, während eine Schmierung des Gleitlagers sichergestellt ist.One aspect of the invention discloses the use of the centrifugal pump according to the invention as a coolant pump. The centrifugal pump according to the invention is particularly suitable as a coolant pump. Coolants often exhibit lubricating properties and have good thermal properties. In this way, heat from components in the engine compartment can be easily dissipated to the coolant, while lubrication of the slide bearing is ensured.

Die genannten Materialien und Ausgestaltungen sind beispielhaft. Es können andere Materialien oder Ausgestaltungen von Teilen ausgeführt sein, solange die Funktionsweise der Kreiselpumpe nicht beeinträchtigt ist.The materials and configurations mentioned are exemplary. Other materials or configurations of parts can be implemented as long as the functioning of the centrifugal pump is not impaired.

Es können weitere Räume, beispielsweise für die Steuerungseinheit, bei dem Pumpengehäuse vorgesehen sein. Außerdem kann der Rotor in der Form so ausgestaltet sein, dass eine Mitnahme von Fördermedium im Motorraum und somit eine Zirkulation des Fördermediums begünstigt ist.Further spaces, for example for the control unit, can be provided in the pump housing. In addition, the shape of the rotor can be designed in such a way that entrainment of pumped medium in the engine compartment and thus circulation of the pumped medium is promoted.

Die Welle kann auf jede mögliche Weise drehfest mit dem Pumpenlaufrad verbunden sein. Ebenso kann der Rotor, beispielsweise über eine Presspassung, eine formschlüssige oder kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung, drehfest mit der Welle verbunden sein.The shaft can be non-rotatably connected to the pump impeller in any possible way. Likewise, the rotor can be non-rotatably connected to the shaft, for example via a press fit, a positive or non-positive shaft-hub connection.

Bei der Fixierung der Steuerungseinheit an dem Aluminiumdeckel ist es sinnvoll, einen größtmöglichen Flächenkontakt zwischen der Steuerungseinheit und dem Deckel vorzusehen. Ferner kann zwischen beiden Bauteilen eine Wärmeübertragungsschicht vorhanden sein. Diese Wärmeübertragungsschicht kann einen Wärmeübergang von der Steuerungseinheit auf den Aluminiumdeckel begünstigen.When fixing the control unit to the aluminum cover, it makes sense to provide the greatest possible surface contact between the control unit and the cover. Furthermore, a heat transfer layer can be present between the two components. This heat transfer layer can promote heat transfer from the control unit to the aluminum cover.

Die Werkstoffe für das Sinterlager sind beispielhaft. Das Sinterlager kann aus jedem Material hergestellt sein, solange das Material zum Sintern geeignet ist und eine Porengröße definierbar ist. Außerdem kann das Verhältnis zwischen einem Volumenstrom durch das Sinterlager und einem Volumenstrom im Motorraum beliebige Zwischenwerte haben. So ist ein Verhältnis von 1 zu 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und 19 möglich. Ferner kann es in Anwendungsfällen zweckdienlich sein, das Verhältnis zu vergrößern oder zu verkleinern. So können auch Verhältnisse von 1 zu 5, 25, 30, 40, 45 und 50 in bestimmten Anwendungsfällen sinnvoll sein.The materials for the sintered bearing are exemplary. The sintered bearing can be made of any material as long as the material is suitable for sintering and a pore size can be defined. In addition, the ratio between a volume flow through the sintered bearing and a volume flow in the engine compartment can have any intermediate value. A ratio of 1 to 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and 19 is possible. Furthermore, in applications it may be appropriate to increase or decrease the ratio. Ratios of 1 to 5, 25, 30, 40, 45 and 50 can also be useful in certain applications.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren detailliert erläutert.

1 zeigt einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe.

The invention is explained in detail below with reference to the figures.

1 shows a section of a centrifugal pump according to the invention.

In 1 ist ein Teil einer Kreiselpumpe 2 geschnitten dargestellt. In 1 ist auf der einen Seite ein Teil des Pumpengehäuses 4 gezeigt, in dem ein Pumpenlaufrad 6 untergebracht ist. Dieses Pumpenlaufrad 6 ist mit einer Welle 8 drehfest verbunden, sodass sich das Pumpenlaufrad 6 dreht, wenn sich die Welle 8 dreht. Wenn sich das Pumpenlaufrad 6 dreht, wird ein Fördermedium von einem Pumpeneinlass 10 zu einem Pumpenauslass 12 gefördert.In 1 a part of a centrifugal pump 2 is shown in section. In 1 is shown on one side a part of the pump housing 4, in which a pump impeller 6 is housed. This pump impeller 6 is non-rotatably connected to a shaft 8 so that the pump impeller 6 rotates when the shaft 8 rotates. When the pump impeller 6 rotates, a pumped medium is pumped from a pump inlet 10 to a pump outlet 12 .

Die Welle 8 verläuft von einem pumpenlaufradseitigen Ende 8a durch ein Lager 8c bis zu einem motorseitigen Ende 8b in einem Motorraum 4a. In diesem Fall ist das Lager 8c durch ein Gleitlager 8c verwirklicht. Im Motorraum 4a ist ein Rotor 16 eines nasslaufenden Elektromotors 14 drehfest mit der Welle 8 verbunden. Außerdem weist der nasslaufende Elektromotor 14 einen Stator 18 auf.The shaft 8 runs from a pump impeller end 8a through a bearing 8c to a motor end 8b in a motor compartment 4a. In this case, the bearing 8c is realized by a plain bearing 8c. In the engine compartment 4a, a rotor 16 of a wet-running electric motor 14 is connected to the shaft 8 in a torque-proof manner. In addition, the wet-running electric motor 14 has a stator 18 .

Der Stator 18 ist mit einem elektrischen Leiter umwickelt, wodurch er eine oder mehrere Windungen aufweist. Dieser elektrische Leiter ist sowohl elektrisch isoliert, als auch gegen Feuchtigkeit abgedichtet.The stator 18 is wrapped with an electrical conductor, thereby having one or more turns. This electrical conductor is both electrically insulated and sealed against moisture.

Im Pumpenbetrieb wird die so ausgebildete Spule, bestehend aus dem Stator 18 und dem elektrischen Leiter, von elektrischem Strom durchflossen. Es bildet sich ein Magnetfeld aus. Das Magnetfeld bewirkt, dass der Rotor 16 gedreht wird. Diese Drehung wird über die drehfeste Verbindung auf das Pumpenlaufrad 6 übertragen. Durch die Drehung fördert das Pumpenlaufrad 6 das Fördermedium.During pump operation, electric current flows through the coil formed in this way, consisting of the stator 18 and the electrical conductor. A magnetic field is formed. The magnetic field causes the rotor 16 to be rotated. This rotation is transmitted to the pump impeller 6 via the non-rotatable connection. The pump impeller 6 promotes the pumped medium as a result of the rotation.

Das erfindungsgemäße Gleitlager 8c ist aus einem Sinterwerkstoff gefertigt. Mit anderen Worten wurde das Gleitlager 8c mittels eines Sinterprozesses hergestellt. Dabei ist das erfindungsgemäße Gleitlager 8c so ausgeführt, dass zwischen den einzelnen Sinterpartikeln Poren bzw. Hohlräume vorhanden sind.The sliding bearing 8c according to the invention is made from a sintered material. In other words, the plain bearing 8c was produced by means of a sintering process. The plain bearing 8c according to the invention is designed in such a way that pores or cavities are present between the individual sintered particles.

Dreht sich der Rotor 16, bildet sich ein Druckgradient im Motorraum 4a aus, wobei auf der vom Gleitlager 8c abgewandten Seite des Rotors 16 ein höherer Druck als auf der dem Gleitlager 8c zugewandten Seite des Rotors 16 herrscht. Im radial äußeren Bereich des Rotors 16 ist der Druck außerdem niedriger als im radial inneren Bereich des Rotors 16. So ergibt sich, dass der niedrigste Druck radial außen zwischen Rotor 16 und Gleitlager 8c ist. Aufgrund dessen kann das Fördermedium entlang des Druckgradienten durch das Gleitlager 8c, bestehend aus einem porösen Sintermaterial, in den Motorraum 4a dringen.When the rotor 16 rotates, a pressure gradient forms in the engine compartment 4a, with a higher pressure prevailing on the side of the rotor 16 facing away from the plain bearing 8c than on the side of the rotor 16 facing the plain bearing 8c. The pressure is also lower in the radially outer area of the rotor 16 than in the radially inner area of the rotor 16. The result is that the lowest pressure is radially on the outside between the rotor 16 and the plain bearing 8c. Because of this, the delivery medium can penetrate along the pressure gradient through the slide bearing 8c, consisting of a porous sintered material, into the engine compartment 4a.

Dabei sind die Poren des Sintermaterials so groß, dass das Fördermedium durchdringen kann, jedoch Fremdstoffe und -körper im Sintermaterial verbleiben. Das Fördermedium wird folglich gefiltert. Aufgrund des höheren Drucks im radial inneren Bereich des Rotors 16, insbesondere zwischen Rotor 16 und Gleitlager 8c, strömt außerdem das Fördermedium aus dem Motorraum 4a durch den Lagerspalt, zwischen Gleitlager 8c und Welle 8 in den Pumpenraum.The pores of the sintered material are so large that the pumped medium can penetrate, but foreign matter and bodies remain in the sintered material. The pumped medium is consequently filtered. Due to the higher pressure in the radially inner area of the rotor 16, in particular between the rotor 16 and the plain bearing 8c, the pumped medium also flows out of the motor chamber 4a through the bearing gap between the plain bearing 8c and the shaft 8 into the pump chamber.

Der Motorraum 4a ist an einem Ende auf der vom Pumpenlaufrad 6 abgewandten Seite des Rotors 16 mit einem Deckel 20 dichtend geschlossen. An dem Deckel 20 ist eine Steuerungseinheit 22 außerhalb des Motorraums 4a angeordnet. Diese Steuerungseinheit 22 steht in wärmeübertragendem Kontakt mit dem Deckel 20.The motor compartment 4a is sealed at one end on the side of the rotor 16 facing away from the pump impeller 6 with a cover 20 . A control unit 22 is arranged on the cover 20 outside the engine compartment 4a. This control unit 22 is in heat-transferring contact with the cover 20.

Im Betrieb der Kreiselpumpe 2 wird also Verlustwärme, die beim Betrieb der Kreiselpumpe 2 bei der Steuerungseinheit 22 entsteht, an den Deckel 20 übertragen. Gleichsam wird kontinuierlich Wärme an das Fördermedium übertragen, das sich im Motorraum 4a in wärmeübertragendem Kontakt mit dem Deckel 20 befindet.During the operation of the centrifugal pump 2 , heat loss that occurs in the control unit 22 during the operation of the centrifugal pump 2 is therefore transferred to the cover 20 . At the same time, heat is continuously transferred to the conveying medium, which is in heat-transferring contact with the cover 20 in the engine compartment 4a.

Das Fördermedium, das sich im Motorraum 4a in wärmeübertragendem Kontakt mit dem Deckel 20 befindet, kann dauerhaft im Betrieb Wärme vom Deckel 20 aufnehmen, da die Drehung des Rotors 16 eine kontinuierliche Strömung des Fördermediums im Motorraum 4a erzeugt. Das Fördermedium, das sich im Motorraum 4a in wärmeübertragendem Kontakt mit dem Deckel 20 befindet, wird folglich kontinuierlich umgewälzt und ausgetauscht. Die Kühlung der Steuerungseinheit 22 über den Deckel 20 ist also sichergestellt.The delivery medium, which is in heat-transferring contact with the cover 20 in the engine compartment 4a, can continuously absorb heat from the cover 20 during operation, since the rotation of the rotor 16 generates a continuous flow of the delivery medium in the engine compartment 4a. The conveying medium, which is in heat-transferring contact with the cover 20 in the engine compartment 4a, is consequently continuously circulated and exchanged. The cooling of the control unit 22 via the cover 20 is thus ensured.

BezugszeichenlisteReference List

22: Kreiselpumpecentrifugal pump
44: Pumpengehäusepump housing
4a4a: Motorraumengine compartment
4b4b: Pumpenraumpump room
66: Pumpenlaufradpump impeller
88th: WelleWave
8a8a: Pumpenlaufradseitiges EndeImpeller end
8b8b: Motorseitige Endeengine end
8c8c: Gleitlagerbearings
1010: Pumpeneinlasspump inlet
1212: Pumpenauslasspump outlet
1414: Nasslaufender ElektromotorWet-running electric motor
1616: Rotorrotor
1818: Statorstator
2020: Aluminiumdeckelaluminum lid
2222: Steuerungseinheitcontrol unit

Claims

Centrifugal pump (2) with a wet-running electric motor (14) for pumping a pumped medium, having: a pump housing (4) with a motor chamber (4a) and a pump chamber (4b), a control unit (22), a shaft (8) with which a The pump impeller (6) is non-rotatably connected and the shaft (8) is rotatably mounted by a plain bearing (8c), and an electric motor (14), which drives the pump impeller (6) via the shaft (8), with a rotor (16) and Stator (18), wherein a gap is arranged between the rotor (16) and the stator (18), and the rotor (16) is in a rotationally fixed connection with the shaft (8) and the pumped medium flows at least partially around it, characterized in that that the slide bearing (8c) consists of a sintered material and the slide bearing (8c) is permeable for the pumped medium.

Centrifugal pump (2) after claim 1 , whereby the sintered material filters the penetrating pumped medium.

Centrifugal pump (2) after claim 1 or 2 , whereby the conveyed medium penetrates a bearing gap at the point of contact between the slide bearing (8c) and the shaft (8).

Centrifugal pump (2) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (22) is fixed to an aluminum cover (20), the aluminum cover (20) being arranged on the side of the rotor (16) facing away from the pump impeller (6).

Centrifugal pump (2) after claim 4 , wherein the control unit (22) transfers heat to the aluminum cover (20) and the aluminum cover (20) transfers heat to the pumped medium located in the engine compartment (4a).

Centrifugal pump (2) according to one of the preceding claims, wherein the pump housing (4) consists of aluminum or an aluminum alloy.

Centrifugal pump (2) according to one of the preceding claims, in which the plain bearing (8c) is sintered from sintered bronze, sintered iron, graphite bronze or ferrous bronze.

Centrifugal pump (2) according to one of the preceding claims, wherein the ratio between a volume flow through the sintered bearing and a volume flow in the engine compartment (4a) is between 1:10 and 1:20.

Method for cooling an electric motor (14) and simultaneous filtering of a delivery medium in a centrifugal pump (2) according to one of the preceding claims, which has the steps: a) operating the electric motor (14), and b) Rotating the rotor (16) and the shaft (8) connected to it, as a result of which a pressure gradient forms in the engine compartment (4a), which causes the pumped medium to flow through the plain bearing (8c) into the engine compartment (4a) and through the Bearing gap from the engine compartment (4a) to flow into the pump chamber (4b).

Use of the centrifugal pump (2) according to one of Claims 1 until 8th as a coolant pump.